森林土壤碳库是陆地生态系统碳汇的核心组分，精准评估其固碳潜力，对全球变化背景下温带森林的科学经营与适应性管理具有重要支撑价值。温带森林贡献了全球森林碳储量的17%，其中54%的碳储量赋存于土壤有机碳（SOC）库。伴随全球活性氮排放持续增加，预计未来百年大气氮沉降水平将升至当前的 2.5 倍，这一变化将深刻调控氮限制型温带森林的土壤碳汇功能。依托历时14年的野外氮添加试验，中国科学院沈阳应用生态研究所森林地下生态系统与生产力提升创新组群，在长期氮肥添加调控温带森林土壤碳库的效应机制研究中取得重要进展。研究首次证实，长期氮添加并未显著改变温带森林的土壤固碳潜力，对以往相关研究的传统认识形成了新的挑战。

研究团队在温带森林中设置了14年的不同形式氮肥添加实验，实验组包括无机氮（IN）、有机氮（ON）以及不同比例的混合施氮（IN:ON = 7:3）。结果表明，不同比例组成的氮肥添加处理在整个实验期间均未对土壤总碳库产生显著影响（图1A, P > 0.05），而IN和ON则分别显著提高了土壤碳储量1.36 kg C m^-2和0.89 kg C m^-2，分别是CN的2.67倍和1.75倍。这一结果表明，以往仅采用单一氮肥添加形式（IN或ON）的实验可能高估了温带森林土壤碳库的固碳能力。

图1 不同氮添加处理对温带森林0~10 cm层土壤有机碳的14年影响。（A）总有机碳，（B）颗粒结合有机碳，（C）矿物结合有机碳。*、**分别表示在P < 0.05和P < 0.01水平下与对照组存在显著差异；数值为均值±标准误；IN=无机氮；ON=有机氮；CN=IN:ON=7:3。（C）显示，在第11年时，IN显著提高了矿物结合有机碳含量（*），而CN的作用更显著（**）。

对土壤碳库组分的进一步研究表明，颗粒结合有机碳库（POC）和矿物结态有机碳库（MAOC）对不同氮形式表现出差异化响应。POC库仅在IN处理下于实验第11年后显著积累；而MAOC库在ON处理下表现出最强的长期积累效应。总体来说，实验结束时，POC对净碳固存的贡献率随无机氮比例增加而提高，而MAOC的贡献率则随有机氮比例增加而提高。表明不同氮肥形式不仅影响土壤碳库的总量，更深刻改变了土壤碳库的组成结构与稳定性。

图2（A）不同氮添加处理下土壤pH的年际变化，（B）所有样地中有机碳库与土壤pH的关系，氮添加对温带森林（C）MAOC:SOC和（D）MAOC:POC的14年平均影响。（A）、（C）和（D）中的数值为均值及标准误；（C）和（D）中不同字母表示各处理间存在显著差异。其余缩写与图1相同。

该研究揭示的不同氮肥形式添加调控土壤固碳潜力的作用机制，可为提升森林土壤稳定性与肥力提供理论依据和经营对策。例如，在森林经营实践中，可通过优化林分结构、营建针阔混交林、强化凋落物管护与林地有机质归还等途径，调控土壤有机氮的输入水平与组分构成，定向调节土壤微生物群落功能，促进矿物结合态有机碳的形成与累积，进而增强森林土壤碳库的长期稳定性和抗干扰能力。

该研究成果以Nitrogen deposition does not alter the temperate forest soil carbon pool: A 14-y experiment on varied nitrogen fertilization为题目，于2026年10月发表在PNAS杂志。沈阳应用生态研究所张云宇博士研究生为论文第一作者，孙涛研究员为论文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（32525043）、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目（YSBR-108）和中国科学院国际合作项目（064GJHZ2025004 MI）等项目资助。

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2626990123